如何驗收安卓PCBA主板的質量和性能

• 2022 年 7 月 18 日
• 筆記
• Android

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版本：v0.1
作者：河東西望
日期：2022-7-15
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對很多安卓智能設備廠商來說，他們的通用開發模式一般是：ODM/OEM設計開發主板PCBA（包括BSP驅動、原生AOSP系統及簡單定製），自己做簡單的系統二次定製及應用開發。而開發實力和水平較強的公司，則會做整體系統ROM定製和優化、應用SDK平台化等深度開發。

不管怎麼開發，只要主板是PCBA廠商提供的，都面臨一個問題，就是如何驗收ODM廠商的PCBA主板質量，包括設計質量和生產質量。硬件和結構的質量，各行業都有相關國家標準體系，例如電子行業的3C標準，醫療行業的NMPA標準等等。本文檔並不討論這些硬件和結構質量標準及測試方法。

這裡討論的是PCBA主板的軟件系統相關的質量驗收測試方法，例如，安卓系統的穩定性，元器件(CPU/MEM/Disk/USB/WIFI/LAN/Battery等)的軟件性能，甚至也不關注質量標準。本文基於工程項目實踐經驗，提供一些快速可靠的測試工具和方法。

1 有哪些情況需要驗收？

首先，我們要搞清楚在哪些情況下我們需要驗收？驗收的內容是什麼？

我們還是有必要先了解一下PCBA主板的生命周期。一般情況下，硬件設備開發生產的標準流程：

 設計階段 | O ─> EVT
 開發階段 |      └──> DVT
 試產階段 |           └──> PVT
 量產階段 |                └──> PRD

EVT，Engineering Verification Test
DVT，Design Verification Test
PVT，Product Verification Test
PRD，Production，生產階段。

在這四個階段，理論上來說，每塊PCBA主板都需要進行驗收測試，但是綜合考慮項目時間進度、人力設備資源、驗收測試周期等因素，每個階段主板驗收的重點不一樣：

所以我們會有如下這些工程測試：

• 主板測試：測試PCBA主板元器件及驅動功能。
• 工程測試：工程模式測試，硬件的應用功能測試。
• 性能測試：硬件電氣特性和軟件性能。
• 壓力測試：硬件的長時運行性能曲線，最大值、最小值、平均值等。包括負載測試和壓力測試，老化測試等。
• 功耗測試：包括各種負載條件下的功耗和溫度的最大值、最小值、平均值等。
• 應用測試：生產出貨質量環節對關鍵應用UI界面功能進行測試。

研發、測試和生產團隊，可以根據自己的項目實際情況來安排要實施哪種測試組合。後面簡單說一下這些測試都有那些內容，以及測試工具和方法。

實際上，很多中小型公司的生產開發流程一般是這樣的：

首板開發階段:
EVT
└──> DVT
     └──> PVT
          └──> PRD

批量出貨階段:
備貨計劃
└──> 生產貼片
     └──> 刷入主板小系統
          └──> PCBA主板測試
               └──> 主板入庫
               
出貨計劃
└──> 刷入整機系統版本
     └──> 工程測試
          ├── 性能測試 │
          ├── 老化測試 │
          └── 應用測試
              └──> 出貨

2 有哪些驗收測試？

2.1 主板測試

PCBA主板功能測試，主要在SMT貼片線實施，主要測試的內容就是測試PCBA主板各種硬件和驅動是否都正常使能及正常工作，測試要求快速方便。

PCBA主板測試工具由芯片平台廠商(qcom、mtk、rockchip、amlogic等)提供。實際上是一個bootloader小linux系統，不包含android完整系統，大小只有幾MB，可以快速燒錄到主板中。在AOSP源代碼中也會有這個工具，可以根據實際情況修改源代碼調整測試項。

2.2 工程測試

就是常說的工程模式測試，在android運行環境中對硬件功能進行簡單驗證測試。例如：

• 相機拍照
• U盤讀寫
• WIFI連接斷開
• 藍牙連接斷開
• 訪問網頁
• 耳機喇叭播放音樂
• 話筒錄音
• 屏幕壞點和色彩測試
• 觸摸軌跡。

工程模式是一個應用APK，是通用的測試工具，一般由芯片廠商開發提供的，在AOSP工程中也有源代碼，開發團隊只需要根據實際狀況進行修改就可直接使用。

2.3 性能測試

硬件性能測試，在android設備中並沒有通用的工具和測試標準。測試的主要目的是為了檢查硬件性能是否滿足規格要求。例如DDR3和DDR4的讀寫速率，EMMC讀寫速率，USB2.0和USB3.0的讀寫速率，2G/3G/4G網絡速率等等。

硬件性能測試包括硬件電氣特性測試和軟件性能測試。硬件的電氣特性測試(例如USB眼圖測試，USB浪涌測試，WIFI輻射測試等)，一般由硬件團隊來完成。而軟件性能測試（例如DDR讀寫速率，CPU浮點運算、USB傳輸速率、網絡傳輸速率等），則需要編寫自動化測試用例和腳本來完成。

硬件性能測試的測試目的、工具方法如下：

當然，不同的設備可能還有其他硬件例如耳機、喇叭、陀螺儀、距離感應器、光感應器等，需要根據實際情況自己設計測試方法和質量標準。

當然，軟件系統本身還有一些性能測試項目：例如開機速度、卡頓測試、拷貝測試，壓縮/解壓測試，多媒體編解碼測試等，可以作為操作系統或者組件性能的測試項目，而不作為PCBA主板質量和性能測試項目。

每種具體的測試方法和工具，後續的文檔會逐步的展開。

2.4 壓力測試

硬件的運行性能壓力測試，就是在最大負載條件下持續長時間運行，硬件表現出來的性能。例如對CPU、內存，BLKIO進行持續高壓測試，採集運行數據，查看性能曲線，分析最大值，最小值，平均值，溫度及異常數據信息等等。

一般的壓力測試有CPU壓力測試，內存壓力測試，BLKIO壓力測試，如果有條件的話，可以加入卡頓測試。

詳細的測試方法和工具，在以後的博文中詳細展開。

在工廠生產測試中，對主板有老化實驗測試，主要是針對硬件元器件進行持續2~4小時的測試，確保在出廠時間段內元器件沒有失效。這些實驗方法一般由廠商的NPI部門負責設計和開發測試工具。只需要對壓力測試工具和方法調整測試時間即可。

2.5 功耗測試

就是對各種系統負載下的功耗進行測試。這個測試是一個硬件測試，但是需要硬件團隊和軟件團隊一起協同來完成整個測試。

軟件團隊主要是設計各種負載測試條件，編寫測試腳本和日誌提取工具，生成測試報告等。硬件團隊主要是根據負載測試要求，採用帶有GPIB採集接口的精密電源，監測硬件功耗，提供測試數據和測試報告。

負載測試的內容包括如下幾個：

• 整機功耗（平均值、最大值、最小值）。
• 溫度曲線（平均值、最大值、最小值）。設備中可能有多種溫度傳感器，但是我們重點關注CPU溫度和主板溫度。

整機功耗測試，一般會基於不同的系統基線進行測試：

• 最小系統，就是刪除了所有無關應用的最小操作系統版本，用於對操作系統做初始測試基線，目的是為了檢測基礎系統中的硬件都處於最佳狀態。
• 基礎系統，只包含設備廠商定製的桌面和關鍵服務的操作系統版本，用來作為定製系統的測試基線，確保關鍵應用和服務是最佳性能。
• 正常系統，包含了設備廠商所有應用和服務的完整操作系統版本，最終用於生產或上線的系統版本。

每種系統基線的功耗測試，一般要基於如下幾種工作負載場景來進行測試：

• 飛行模式，待機休眠。這是一種最小使用模式，自然待機。測試系統的底電流，最大電流和平均電流。
• 正常負載，CPU使用到0~99%都可以算作正常負載。理論上來說，這種應用場景可以不用測試。
• 最大負載，CPU和內存持續長時間處於最高負載的應用場景。最常用的測試場景就是3/4/5…方視頻通話。可以在這種負載場景下測試系統持續穩定工作的時間，溫度上升時間和溫控調頻時機等。

2.6 UI測試

系統開機後，對設備的關鍵應用做真實場景的應用測試，確保功能正常。這個測試一般由工廠來設計實施，沒有統一的操作方法和質量要求。

這個實驗由質量部門確認，是做全測還是做一定比例的抽測。